金属工艺学4课件

1、第四章 材料的连接成形 金属焊接2006-2-81、概述本质 分离金属构件于连接处达到原子间结合，满足使用要求，此称焊接。 原理 1）局部加热至熔化，通过结晶凝固而连接。 2）局部加热加压至塑性状态而连接。 3）通过其他物理方式获得连接效果。2006-2-82焊接方法的分类1）熔化焊 接头局部加热至熔化状态，通过结晶凝固而连接成不可拆卸的整体主要包括电弧焊等。 2006-2-832）压力焊 对焊件施加压力（可同时加热），通过塑性连接、金属再结晶和原子扩散获得原子间结合。主要包括用电阻加热的压力焊（点焊、对焊、高频焊等）和摩擦焊等。 2006-2-843）钎焊 低熔点钎料熔化并渗入被焊工件接头间

2、隙中，然后通过原子扩散而实现连接。2006-2-85 应用 广泛用于制造各种金属结构，如桥梁、 船舶、密封压力容器、化工设备、机 车、车辆和飞行器等。2006-2-86二、熔焊工艺基础焊接电弧 介于电极与焊件间的一种气体介质的连续放电现象，伴随有强烈的光和热，产生高温。 电弧电源：交流电和直流电两种。 电弧工作电压：1635V 温度分布： 弧柱区：60008000K 阳极区：2600K 阴极区：2400K 电弧结构：由阳极区、阴极区和弧柱区构成。2006-2-871）焊缝区冶金反应激烈，但不平衡基于电弧强热高温，连接处局部熔化，熔池内冶金反应激烈，金属蒸发，气体离子还原成原子状态，金属烧损，形

3、成氧化夹杂。工件液滴金属熔池 熔池小，冷却快，液体停留时间短，冶金反应不平衡，有害气体（H2）进入熔池，焊缝性能下降。2006-2-810 焊缝冶金质量控制途径： 对熔池（液态金属）实行隔离空气保护。 方法： 熔渣保护：焊条电弧焊、埋弧自动焊、 电渣焊等； 气体保护： Ar 气保护、CO2气体保护。 向熔池添加合金元素，调整冶金成分。2006-2-8112）焊接热影响区组织变异，性能脆弱焊接接头由焊缝区、熔合区、热影响区构成。低碳钢焊接接头温度分布与组织1500T,C焊缝熔合区热影响区Wc,%熔合区过热区正火区部分相变区2006-2-812变形规律 焊接变形越大，焊接应力减小，通过变形来平衡或

4、释放应力，即变形总朝力图减小焊接应力的方向弯曲或扭曲。 焊接变形形式 整体尺寸收缩、角变形、弯曲、扭曲等。2006-2-816防止或减小焊接变形措施 （1）结构设计合理； （2）采用正当焊接工艺； 如：刚性固定法 反变形法 用夹具防止焊件变形示意图2006-2-817（3）焊缝分散，不宜密集和过于交叉；焊缝设 计时应尽可能对称布置。 2006-2-818（4）合理安排焊接次序；对于长焊缝，可许时应分段施焊。12341 4 3 212341234561 4 5 2 3 61 2 3 42006-2-819 焊条选用 焊条直径以焊丝直径表示，标准系列1.6，2.0， 2.5，3.2，4.0，5.0

5、，6.0，8.0。 对动载或受冲击等重要零件的焊接，用碱性焊条。 满足焊缝与母材等强度要求，熔敷金属成分与母材基本一致。 2006-2-823 2）焊条电弧焊的焊接过程 电弧向前移动，新的熔池形成，过后熔池凝 固，构成连续焊缝。 熔池保护：熔化了的熔渣浮起并受热分解出 CO2、CO和H2，对熔池实施熔渣 和气体双保护，防止O2、N2侵入。 熔池形成：电弧热同时熔化焊条端部和工件 连接处。2006-2-8243）焊条工艺参数 焊接速度：保护焊透，焊缝良好前提下尽 量快速施焊。 焊机空载电压：6070V。 电弧工作电压：2035V。 焊接电流 =（3045）d焊条（A） 焊条（焊芯）直径与被焊件厚

6、度相当。 d件=3mm； d焊条=2.5，3mm； d件=47mm；d焊条=3.2，4mm；2006-2-8252 、埋弧焊1）技术方案 熔剂层下熔渣覆盖电弧； 焊机带着焊丝匀速沿工件坡口移动或工件相对焊机 机头移动； 熔剂从漏斗中不断输送并覆盖被焊部位。大部分熔剂 不熔化，可从新回收使用。2006-2-826 2）埋弧焊主要特点 焊缝质量好，焊缝均匀美观； 焊接效率高。电流大，熔深大，焊接速度 快，焊丝自动进给。 节省焊接材料，中厚板不开坡口，一次焊 透，多余焊剂回收使用，降低了损耗。 劳动条件较好，暗弧操作，实现了机化， 减少了烟尘。2006-2-8273）应用：平焊，长直焊缝，大直径焊缝

7、。 不适合薄板、曲线焊缝。2006-2-8283 、气体保护焊（氩弧焊、CO2气体保护焊） 氩弧焊分为：熔化极氩弧焊；不熔化极氩弧焊。 氩弧焊是以氩气作为保护（熔池）气体的电弧焊。高温下，Ar不电离，不熔于金属。氩弧焊质量很高。1）氩弧焊 2006-2-829工件Ar+焊丝熔化极氩弧焊 以连续送进的焊丝作为电极，用氩气（纯度99.7%）保护 熔池，可供焊接厚度25mm以下的板件。2006-2-830 以高熔点的钨棒（含钍和铈）为电极，钨极不熔化，只起导电和引弧作用。因通过电流有限，故适于 6mm以下的薄板，多用直流焊接电源。工件Ar+V丝V焊钍钨棒或铈钨棒不熔化极氩弧焊2006-2-831特点 成本低。主要是CO2廉价易得，为埋弧焊或焊条 电弧焊的40%； 生产效率高。比焊条电弧焊高13倍， 基于送丝 自动化； 明弧操作，容易及时发现质量事故并处理； 质量比焊条电 弧焊稳定。热 影响区域小， 变形和 裂纹 倾向小；应用 广泛用于造船 和车辆制造。2006-2-8343）等离子弧焊与切割 等离子弧 电弧焊中的一般电弧，称为自由电弧。 等离子弧是基于三种压缩效应的细小收缩电弧，使得弧柱内的气体（Ar或N2）完全电离，能量高度集中，温度高达16000K以上。工件ArH2O钨极喷嘴等离子弧原理图+-2006-2-835等离子弧